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耐腐蚀性能和拉伸性能提升的α型钛合金设计

稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 947-953页

作者：马喜龙松木一弘尚志丰苏宏基贾博文聂国权石家庄铁道大学材料科学与工程学院河北石家庄050043 广岛大学工学部日本广岛739-8527 石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

通过2个电子参数(结合次数Bo_(t)和d轨道能级Mdt)提出了新设计的α型钛(α-Ti)合金。新设计合金Ti-5Al-4Zr-3.6Sn、改性合金Ti-5Al-3Sn-1.9Zr和参考合金Ti-5Al-2.5Sn具有相同的Bo_(t)值(3.847)以及不同的Mdt值(2.430,2.426,2.422)。测试了3种α-Ti合金的极限抗拉伸强度(σ_(UTS))、断裂应变(ɛ_(f))和热盐腐蚀性能。3种α-Ti合金均采用冷坩埚悬浮熔炼技术进行制备。结果表明,3种合金样品均具有均匀的微观结构。在3种α-Ti合金中测量到的α单相晶粒尺寸约为600μm。Ti-5Al-4Zr-3.6Sn合金的σ_(UTS)和ɛ_(f)值为801 MPa和16%,Ti-5Al-3Sn-1.9Zr合金的σ_(UTS)和ɛ_(f)值为708 MPa和15%,Ti-5Al-2.5Sn合金的σ_(UTS)和ɛ_(f)值为603 MPa和15%。热盐腐蚀测试进行28.8ks后显示Ti-5Al-4Zr-3.6Sn、Ti-5Al-3Sn-1.9Zr和Ti-5Al-2.5Sn合金的失重率为2.61%、2.83%和3.10%。σ_(UTS)、ɛ_(f)和耐热盐腐蚀结果表明,新设计合金Ti-5Al-4Zr-3.6Sn是一种有实际应用潜力的钛合金材料。

关键词：合金设计 α型钛合金冷坩埚悬浮熔炼拉伸性能热盐腐蚀测试

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人工肾脏泵用磁悬浮轴承设计与磁力特性分析

西南交通大学学报 2024年第4期59卷 795-803页

作者：金俊杰王岩峰徐程程陆文轩张晓友孙凤徐方超沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 日本工业大学机械工学院日本埼玉345-8501

代替透析膜的持续离心分离新方法提高了依赖血液透析治疗的肾脏病患者生活质量,随之,人工肾脏泵的研究被很多学者关注.但传统人工肾脏泵采用滚动轴承进行支撑,存在溶血高、血栓率高等问题,为此,本文利用磁悬浮轴承的非接触、无润滑、高... 详细信息

代替透析膜的持续离心分离新方法提高了依赖血液透析治疗的肾脏病患者生活质量,随之,人工肾脏泵的研究被很多学者关注.但传统人工肾脏泵采用滚动轴承进行支撑,存在溶血高、血栓率高等问题,为此,本文利用磁悬浮轴承的非接触、无润滑、高转速等优点,研发了一种应用于人工肾脏泵的结构紧凑且节能的单自由度控制型磁悬浮轴承.利用有限元分析软件进行仿真,探索径向被动控制部分和轴向主动控制部分的设计参数,并对总体进行仿真验证,进而对磁悬浮轴承进行结构性能评估.结果表明:仿真与实验的径向位移刚度系数分别为47.432 N/mm和49.531 N/mm,轴向电流刚度系数分别为0.144 N/AT和0.135 N/AT,轴向位移刚度系数为223.071 N/mm,满足该磁悬浮轴承的五自由度稳定悬浮要求;所设计的磁悬浮轴承简化了系统结构,减小了控制难度以及降低了系统功耗.

关键词：人工肾脏泵单自由度磁悬浮轴承有限元分析

基于模型与数据混合驱动的重型燃气轮机全通流部件性能诊断方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：应雨龙李靖超武文杰秦浩张斌刘泽宇上海电力大学能源与机械工程学院上海电机学院电子信息学院中国联合重型燃气轮机技术有限公司日本神奈川大学工学部

重型燃气轮机作为能源高效转换与洁净利用的核心动力装备，是一种各部件强非线性耦合的复杂热力系统。重型燃气轮机本体通流部件是机组故障率最高的部件，其故障具有高度隐蔽性和破坏性。针对现有气路故障诊断方法存在的问题，结合基于... 详细信息

重型燃气轮机作为能源高效转换与洁净利用的核心动力装备，是一种各部件强非线性耦合的复杂热力系统。重型燃气轮机本体通流部件是机组故障率最高的部件，其故障具有高度隐蔽性和破坏性。针对现有气路故障诊断方法存在的问题，结合基于热力模型和基于人工智能的气路诊断方法的两者优点，首次提出基于模型与数据混合驱动的重型燃气轮机全通流部件性能诊断方法。基于已建立的高精度燃气轮机热力模型，通过故障模拟，全面建立了通流部件内在气路故障模式与外在气路可测参数故障征兆的关系规则库；通过重型燃气轮机全通流部件的故障模式与故障征兆的知识挖掘，从传统非线性气路故障诊断原理出发，建立了适用于机器学习框架的重型燃气轮机全通流部件气路故障诊断数学模型。所提出的方法可用于对机组并网后全工况（从最小IGV开度负荷至IGV全开基本负荷）全通流部件（进气系统、压气机、燃烧室、透平和排气系统）的不同故障类型和故障严重程度进行全面诊断。通过仿真测试案例表明，对不同故障类型的总体诊断成功率达100%，且当存在多部件性能恶化时，对不同故障类型不同故障严重程度的总体诊断成功率仍达97%以上，验证了所提出算法的可靠性和有效性。

关键词：燃气轮机通流部件热力模型智能分类器量化诊断

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采动力学与岩层控制关键理论及工程应用

煤炭学报 2024年第1期49卷 16-35页

作者：宋振骐文志杰蒋宇静蒋金泉石永奎山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 长崎大学工学研究科日本长崎852-8521

研究岩体采动力学响应和岩层控制技术对促进煤炭安全高效开采、保障能源稳定供给具有重要意义,是实现煤炭资源科学开采的理论基础。矿山岩体灾害(围岩变形、冲击地压等)频发,其形成-演化-发生全过程与采动力演化分布、岩层运动、开采扰... 详细信息

研究岩体采动力学响应和岩层控制技术对促进煤炭安全高效开采、保障能源稳定供给具有重要意义,是实现煤炭资源科学开采的理论基础。矿山岩体灾害(围岩变形、冲击地压等)频发,其形成-演化-发生全过程与采动力演化分布、岩层运动、开采扰动和能量演化密切相关。基于实用矿山压力控制理论,提出并阐述了采场岩层控制进展与控制准则,建立了定量分析的力学模型和设计方法,发展了针对性的岩体灾害控制技术,并创新研制了配套试验研究装备。采动力学与岩层控制理论将岩层控制分为采场岩层控制和巷道围岩控制;提出控制或利用采动岩层运动改变致灾条件,给出“给定变形”和“限定变形”准则;调控“3S”因素准则(围岩应力环境、围岩结构属性、围岩支护结构)改变围岩自稳能力。以岩体灾害控制为目标,提出了以“应力主控”为核心的释能主控技术;建立了岩体灾害控制大小原理和弱面判据(安全系数K、冲击危险性系数U);研发了采场矿压机械模拟试验系统、采动力试验系统和蠕变及动力扰动冲击加载试验系统,实现了实验室尺度还原采动力作用下岩体变形-破裂-运动过程,为研究采动力作用下岩体力学响应提供了试验装备;分别从采场岩层控制、地质软岩巷道控制、工程软岩巷道控制及冲击地压控制4个方向进行了工程案例研究,相关研究成果在工程应用中得到了验证。

关键词：采动力学岩层控制岩体灾害 “3S”因素弱面判据试验系统研发

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面向拥挤行人检测的改进YOLOv7算法

计算机工程 2024年第3期50卷 250-258页

作者：徐芳芯樊嵘马小陆京都情报大学院大学应用信息技术研究科日本京都606-8225 安徽工业大学电气与信息工程学院安徽马鞍山243002

针对拥挤行人检测场景下检测算法容易产生漏检与误检的问题,提出一种改进的YOLOv7拥挤行人检测算法。在骨干网络中引入BiFormer视觉变换器和改进的高效层聚合网络(RC-ELAN)模块,通过自注意力机制与注意力模块使骨干网络更多聚焦于被遮... 详细信息

针对拥挤行人检测场景下检测算法容易产生漏检与误检的问题,提出一种改进的YOLOv7拥挤行人检测算法。在骨干网络中引入BiFormer视觉变换器和改进的高效层聚合网络(RC-ELAN)模块,通过自注意力机制与注意力模块使骨干网络更多聚焦于被遮挡行人的重要特征,有效缓解了目标特征缺失对检测造成的负面影响。采用基于双向特征金字塔网络思想的改进颈部网络,通过转置卷积和改进的Rep-ELAN-W模块使模型可以高效利用中低维特征图中的小目标特征信息,有效提升了模型的小目标行人检测性能。引入高效的完全交并比损失函数,使模型可以进一步收敛至更高精度。在含有大量小目标遮挡行人的WiderPerson数据集上的实验结果表明,与YOLOv7、YOLOv5、YOLOX算法相比,改进的YOLOv7算法的交并比阈值分别取0.5和0.5~0.95时的平均精准度提升了2.5和2.8、9.9和7.1、12.3和10.7个百分点,可较好地应用于拥挤行人检测场景。

关键词：机器视觉拥挤行人检测注意力机制 YOLO系列算法双向特征金字塔网络

直流和方波电压下有机半导电小分子/硅弹性体纳米复合材料的高温空间电荷特性

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电工技术学报 2024年

作者：王启隆陈向荣贺新钧杜浩森田中康宽浙江大学电气工程学院日本东京都市大学测量与电机控制实验室

为了研究硅弹性体（SE）在直流和不同频率方波电压下的150℃高温空间电荷特性，并且抑制其在高温高电场下的空间电荷注入和积聚，该文通过纳米笼型倍半硅氧烷（POSS）接枝和有机半导电小分子（NTCDA）掺杂制备了SE/NTCDA纳米复合材料，... 详细信息

为了研究硅弹性体（SE）在直流和不同频率方波电压下的150℃高温空间电荷特性，并且抑制其在高温高电场下的空间电荷注入和积聚，该文通过纳米笼型倍半硅氧烷（POSS）接枝和有机半导电小分子（NTCDA）掺杂制备了SE/NTCDA纳米复合材料，研究了纯SE及其复合材料在不同电压类型、频率、温度和电场强度下的空间电荷特性，对材料进行了微观形貌表征以及热重分析，结合量子化学计算探究了高温和高频电场下材料的电荷输运机制。结果表明：在150℃和20 kV/mm直流或方波电场下，纯SE的体内和电极附近均存在大量负极性电荷积聚，导致阳极附近电场严重畸变；而复合材料的阴极附近仅存在少量负极性电荷积聚，整体电场分布较为均匀且略高于外施电场，其平均电荷密度和注入深度相比于纯SE分别降低一半和一个数量级；负极性电荷的注入深度和积聚量随着温度或外施电场强度的增大而增加，但随着方波频率的升高而减小；纳米POSS接枝产生了纳米结构，提升了复合材料的热稳定性，强化了高温下的分子结构，高电子亲和能的NTCDA掺杂引入了更多且更深的电子陷阱，提升了电极/聚合物界面的电子捕获能力，减小了视在迁移率，POSS和NTCDA共同阻碍了电子在高温高电场下的注入、迁移和积聚。

关键词：硅弹性体复合改性方波电压高温空间电荷

基于Hadamard product优化多层神经网络的胸部电阻抗成像研究

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生物医学工程学杂志 2024年第3期41卷 439-446,454页

作者：宋振忠李建平温建明万嫩马继杰张昱胡意立高增锋浙江师范大学工学院浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室精密机械与智能结构研究所浙江金华321004 千叶大学融合理工学府日本千叶263-8522

电阻抗成像(EIT)是一种无辐射、非侵入式的可视化诊断技术。为提高胸部电阻抗成像技术重建算法的成像分辨率和去伪影能力,本研究提出了一种利用Hadamard product优化多层神经网络(MANN)的HMANN算法。将HMANN算法的重建图像与广义矢量模... 详细信息

电阻抗成像(EIT)是一种无辐射、非侵入式的可视化诊断技术。为提高胸部电阻抗成像技术重建算法的成像分辨率和去伪影能力,本研究提出了一种利用Hadamard product优化多层神经网络(MANN)的HMANN算法。将HMANN算法的重建图像与广义矢量模式匹配(GVSPM)算法、截断奇异值分解(TSVD)算法、反向传播(BP)神经网络算法和传统MANN算法的重建图像进行对比,仿真结果表明:相对于MANN算法,HMANN算法重建图像的相关系数在圆截面模型中可以提高17.30%,在肺截面模型中可以提高13.98%。虽然肺截面模型中HMANN算法重建图像的部分相关系数会有所下降,但在所有模型中,HMANN算法保留了MANN算法的图像信息,同时HMANN算法重建图像的伪影更少,检测目标与背景的可识别度比传统MANN算法高。本研究可以提升重建图像的相关系数,有效去除重建图像的伪影,为EIT成像技术提供了一种有效提升重建图像质量的新思路。

关键词：电阻抗成像多层神经网络 Hadamardproduct 伪影

康复机器人具有速度决策的每步限时学习控制方法

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控制与决策 2024年第8期39卷 2679-2684页

作者：单芮孙平王硕玉沈阳工业大学人工智能学院沈阳110870 高知工科大学智能机械系统工程学院日本高知7828502

为了提高康复步行训练器人的智能性和安全性,提出一种运动速度决策的康复训练机器人限时学习迭代控制方法,目的是抑制训练者位姿不确定性和人机速度不协调对系统安全性能的影响.建立具有系统不确定偏移量的康复步行训练机器人动力学模型... 详细信息

为了提高康复步行训练器人的智能性和安全性,提出一种运动速度决策的康复训练机器人限时学习迭代控制方法,目的是抑制训练者位姿不确定性和人机速度不协调对系统安全性能的影响.建立具有系统不确定偏移量的康复步行训练机器人动力学模型,通过比较康复训练机器人当前的运动速度和训练者的实际步行速度,提出机器人运动速度的决策方法,从而使康复者在主动训练模式下实现人机速度协调运动;进一步,利用机器人决策的运动速度和动力学模型建立跟踪误差系统,提出有限学习时间的迭代控制方法,并基于Lyapunov理论验证跟踪误差系统的有限时间稳定性.仿真对比分析和实验结果表明,所提出的速度决策方法和跟踪控制方法能使人机系统协调地进行主动模式的康复训练.

关键词：康复步行训练机器人每步限时学习运动速度决策迭代学习控制人机速度协调主动康复训练

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电火花加工用磁悬浮驱动器控制系统

沈阳工业大学学报 2024年第1期46卷 82-90页

作者：赵芳张健孙凤徐方超栾博然刘洋张晓友沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 日本工业大学机械工学科日本琦玉345-8501

针对传统电火花加工时,主轴不能及时调整极间间隙导致加工效率低下的问题,提出了一种多自由度磁悬浮驱动器代替传统电火花主轴运动。分析了该磁悬浮驱动器的结构及原理并建立了磁悬浮驱动器的动力学模型,运用有限元仿真软件对该驱动器... 详细信息

针对传统电火花加工时,主轴不能及时调整极间间隙导致加工效率低下的问题,提出了一种多自由度磁悬浮驱动器代替传统电火花主轴运动。分析了该磁悬浮驱动器的结构及原理并建立了磁悬浮驱动器的动力学模型,运用有限元仿真软件对该驱动器所产生的电磁力进行仿真分析,通过设计传统PID控制系统及模糊PID控制系统对磁悬浮驱动器的控制效果进行仿真与实验验证。结果表明,该磁悬浮驱动器具有较好的跟随特性和快速的响应速度及符合要求的电磁力,满足微细电火花加工要求。

关键词：电火花加工磁悬浮驱动器动力学模型电磁力模糊PID控制有限元仿真响应速度跟随特性